Elektroden, Membranen und Elektrolyte

Heute wird Strom meist als Lagerenergie in Pumpspeicherkraftwerken gespeichert. Die Kraftwerke verfügen über ein oberes und ein unteres Staubecken. Bei geringer Stromnachfrage wird das Wasser mit elektrischer Energie gegen die Kraft der Erdanziehung in den höher gelegenen Speichersee gepumpt.

Das im oberen Stausee gespeicherte Wasser lässt sich zum Antrieb der Kraftwerksturbinen nutzen, um wieder Strom zu gewinnen. Der Nachteil dabei: Die Speicher haben einen vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad – es geht also viel Energie verloren. Und sie benötigen besondere geografische Voraussetzungen – ohne Gefälle kein Strom.

Komprimierte Luft im Keller der Erde

Eine Möglichkeit elektrische Energie vorzuhalten, bieten Druckluftspeicher. Dazu wird Luft komprimiert und in unterirdischen Kavernen gespeichert, aber auch deren Verfügbarkeit ist begrenzt.

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Keine Frage: Um Strom aus Wind und Sonne kalkulierbar und wettbewerbsfähig zu machen, werden neue leistungsfähige Speichersysteme benötigt. Ein viel versprechendes Speichersystem sind Redoxflow-Batterien. Damit lässt sich Strom langfristig über Stunden oder Tage und in großer Menge vorhalten. Die eigentlichen Energiespeicher sind flüssige Elektrolyte, die in Tanks lagern.

„Herrscht Flaute oder scheint die Sonne nicht, wird die gespeicherte Energie in einem Redoxflow-Elektroden-Stack, der im Aufbau einer Brennstoffzelle ähnelt, wieder in Strom umgewandelt“, erläutert Dr. Jens Tübke vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT.

Redox-Batterien: Kleiner und langlebiger

Im Vergleich zu den herkömmlichen Bleiakkus sind Redox-Batterien in diesen Speichergrößen kleiner und vor allem langlebiger – sie haben eine etwa zehnmal längere Lebensdauer. Der Nachteil: Noch sind sie im Verhältnis zur Leistungs- und Energiedichte recht teuer.

Forscher des ICT wollen das ändern: „Wir haben den Prototypen einer Redoxflow-Batterie entwickelt, mit dem wir verschiedene Elektrodenmaterialien, Membranen und Elektrolyte möglichst flexibel testen können“ erläutert Tübke den Ansatz der ICT-Wissenschaftler. „Damit lassen sich unterschiedliche Redox-Systeme in einem Testaufbau vergleichen. So können wir die Vor- und Nachteile der jeweiligen Systeme sauber herausarbeiten und neue Materialien testen.“

In unserer mobilen Welt ist Strom aus der Konserve stark gefragt. Damit wir in Zukunft nicht nur umweltfreundlicher Auto fahren, sondern auch Energie aus Wind und Sonne effizient nutzen können, brauchen wir neue Speichersysteme.

Stand: 23.01.2009